XXVII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Скарны и связанные с их образованием рудные месторождения. Применение скарна. Влияние скарна на экологию человека

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Кузьмина В.С. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Пайгусовская средняя общеобразовательная школа»

Никифорова В.А. 1Кузьмина К.В. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Емелевская основная общеобразовательная школа»

Работа в формате PDF

727.3 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

Введение

Изучение взаимодействия человека и внешней среды невозможно без использования информации наук о Земле. Экология человека самым тесным образом связана с геологией. Тема моей научно - исследовательской работы - «Скарны и связанные с их образованием рудные месторождения. Применение скарна. Влияние скарна на экологию человека». Руда - это один из многих видов твердого полезного ископаемого, которое является минеральным веществом, из которого после переработки извлекают полезные минералы. Много лет тому назад наши предки пользовались только тем, что лежало на поверхности земли. И с тех пор прошло немало времени, как люди начали добывать нужные им полезные ископаемые из недр земли.

Актуальность темы заключается в том, что добыча самого скарна ведется по всему миру и вместе с ним, выделяются весьма нужные человечеству рудосодержащие полезные ископаемые. Скарн широко востребован в поделочном деле и имеет влияние на экологию человека.

Целью работы является: подробно рассмотреть все виды скарнов и месторождения полезных ископаемых, связанных с их образованием. Изучить применение скарна и влияние камня на экологию человека. Перед собой я поставила следующие задачи для достижения цели:

-изучить скарн и его химический, физический состав;

-описать свойства и применение скарна;

-проанализировать основные гипотезы происхождения скарнов и связанные с их образованием рудные месторождения;

-изучить влияние скарна на экологию человека.

В наши дни мало кто интересуется камнем под названием скарн, так как он сам по себе мало востребован в обществе и не бросается на глаза из-за своего тусклого внешнего вида. Не каждый догадывается, что с образованием скарна связаны важнейшие рудные месторождения. Из-за воздействия постмагматических продуктов магмы вмещающие породы испытывают глубокое минеральное, а так же химическое преобразование. В результате чего происходит контактовый метасоматоз, который в свою очередь приводит к образованию скарновых месторождений.

1.Общие сведения

При внедрении магмы в земную кору вмещающие породы испытывают преобразования: 1) породы подвергаются перекристаллизации, то есть известняки превращаются в мраморы, песчаники в кварциты, алевролиты – в роговики и другие. Такой процесс получило название контактовый метаморфизм; 2) проявляются процессы метасоматоза, которые приводят к глубокому минеральному и химическому преобразованию вмещающих относительно холодных пород[3].

В природе бывают месторождения эндоскарновые и экзоскарновые. Эндоскарновыми - это месторождения, образовавшиеся из-за метасоматического замещения пород периферической части интрузива. Экзоскарновые месторождения – это месторождения, которые располагаются в породах, непосредственно примыкающих к интрузиву
[1, с.32].

Само слово «Скарн» происходит от шведского слова «skarn», что в переводе значит отбросы, грязь. Вначале это было местное название рудовмещающих и сопутствующих рудам темноцветных пород. Сейчас это высокотемпературная контактово-метасоматическая горная порода, состоящая из известковых или же магнезиально-железистых силикатов.

В скарнах содержатся вольфрамовые, железные, молибденовые, медные, кобальтовые и золотые руды. Свойства скарнов различаются в зависимости от условий образования и химического, физического состава. Твердость колеблется от 4-х до 7-ми баллов по шкале Маоса. Наименьшую твердость имеют известковые скарны, а наибольшую - магнезиальные разновидности. Окраска камня связана со слоистой структурой, и поэтому она часто бывает полосатой. Линии полосатые. Цвет каменных полос белые и зеленоватые. (Рис.1) Из-за обилия зеленоватого оттенка камень прозвали Приморским малахитом[2].

Рисунок 1-скарн в своей естественной форме

У большинства скарновых отложений наблюдается характерное зональное строение. Особенно четко зональность замечается по направлению от контакта с интрузивом. Э.Ларсен и Ф.Хесси отметили в сложении известковых скарновых месторождений четыре зоны:

-измененные граниты;

-темноокрашенные скарны или тактиты

-светлоокрашенные скарны, имеющие диопсидовый состав

-мраморы.

Много информации о строении месторождений скарна была накоплена во время изучения их в различных регионах бывшего Советского Союза.

С. Д. Коржинским было выявлено и изучено их зональность на примере Турьинских рудников Урала. В этом зональном разрезе метасоматических пород, формирующих скарновое месторождение медных руд, первые три зоны относятся к изверженным породам, а последние четыре к известнякам [4, с.111].

2.Классификация скарна.

По составу замещаемых пород скарны бывают: известковые магнезиальные, силикатные [7]. По составу полезных ископаемых скарны бывают: содержащие железо, медь, вольфрам, молибден, олово, свинец и цинк, олово.

2.1 Известковый скарн.

Известковые скарны – это метасоматиты, в состав которых в основном входит пироксен и гранаты. (Рис.2) В небольшом количестве входят родонит, везувиан, магнетит, так же иногда можно встретить в составе породы шеелит, галенит, сфалерит, касситерит, халькопирит. Известковые экзоскарны скарны возникают по известнякам, известковым туфам, туффитам и мерелям.

Рисунок 2-известковый скарн из Дальнегорского месторождения

Цвет известкового скарна в большинстве случаев темный, так же нередко можно встретить неоднородную, пеструю окраску.

Данный вид скарна тяжелый, прочный, твердый. Структура от крупно- и гигантозернистой до мелкозернистой, но зачастую афанитовая.

К извстковым скарнам относятся:

-магнетитовые и кобальт-магнетитовые месторождения. К ним относятся месторождения: Высокогорское, Соколовское и Сарбайское в Казахстане, Гороблагодатксое на Урале.

-вольфрамовые и вольфрам-молибденовые месторождения. К ним относятся: Санг-Донг в Южной Корее и Тырныауз на Северном Кавказе.

-медные-халькопиритовые месторождения. Это Турьинское на Урале и Саяк на Кавказе.

-свинцово-цинковые месторождения. Это такие месторождения, как Верхнее, Дальнегорское в Приморье.

- месторождения бора. К таким месторождениям относятся: Дальнегорский, в Приморский край[5].

2.2. Магнезиальный скарн.

Магнезиальные скарны - это скарны, в составе которого в основном наблюдаются минералы, содержащие магний. (Рис.3) Как отдельный вид скарнов были подчеркнуты в 1953 г. Д.С.Коржинским, но встречаются они более редко, чем известковые. Магнезиальные скарны возникают на магнезитах, а так же на доломитах.

Рисунок 3-магнезиальный скарн с пирротином.

Внешний вид магнезиальных скарнов бывает темно зеленовато-серого и зеленого цветов. Структура магнезиальных скарнов встречается от тонко- до крупнозернистой. Тонкокристаллические скарны имеют роговиковый облик. Текстура магнезиальных скарнов бывает пятнистая и полосчатая.

Минеральный состав. В составе скарнов в основном встречаются такие минералы, как форстерит, клинопипоксены (диопсид, либо фассаит), шпинель, кальцит и редко доломит. Кроме этого в составе магнезиального скарна наблюдается наличие второстепенных минералов: магнетита, апатита, а так же сфена[3].

2.3.Силикатные скарны.

Силикатные скарны образуются по породам силикатного состава. Месторождения этого типа распространены на Урале, в Западной Сибири, Средней Азии, Северной Америке и во многих других регионах Земли. Наиболее характерным минералом силикатных скарнов является скаполит. В остальном состав их мало отличается от известковых скарнов[2].

3. Происхождение скарновых месторождений.

Возникновение скарновых месторождений и самих скарнов более тщательно трактуются в гипотезах Д.С. Коржинского и П.П.Пилипенко.

Гипотеза Д.С. Коржинского.

Д.С. Коржинский подчеркнул, что основная масса ранних скарнов возникла биметасоматическим образом, а рудные же месторождения связаны с мощным воздействием постмагматических растворов. Скарны - непрочная порода, из-за этого во время остывания и тектонического движения в них образуется множество трещин, что весьма упрощает рудоотложение[6, c.53].

Стадийная гипотеза П.П. Пилипенко

Под данной идеей, предложенной П.П.Пилипенко понимается, что главная масса вещества скарнов образуется в шесть стадий:

1) Кремневая стадия; 2) Алюмосиликатная стадия; 3) Галоидная стадия;

4) Железная стадия; 5) Флюидноводная стадия; 6) Сульфидная стадия.

Теория П.П.Пилипенко подтверждена практикой, но в отличие от теории Д.С.Коржинского она не объясняет из-за чего существует разнообразие продуктов рудогенеза[6, c.56].

Скарны и околоскарновые породы образовывались в несколько стадий: ранний, средний и поздний.

Ранняя стадия: возникали минеральные соединения безрудных скарнов.

Средняя стадия: по сравнению с ранней стадией скарны имеют более простой минеральный состав. В составе чаще встречается пироксен, реже встречается гранат. Особенность «средних» скарнов состоит в том, что время формирования сходна к рудному этапу минерализации, что показывает их высокую вольфрамоносность и постоянную вкрапленность сульфидных минералов.

Поздняя стадия: мало распространены. Они слагают зону мощностью до одного метра зачастую гранат-пироксенового состава. Особенностью является полиметаллическая минерализация[3].

Скарны в рудах

И руды, и скарны образуются единовременно в результате одного генетического процесса.

Было выявлено три основных типа взаимоотношений руд и скарнов:

1.Скарны и руды близки по времени. Такое сочетание встречается крайне редко. К ним относятся руды фтора и руды бора.

2. Образование руд происходит после скарнообразования. К ним относятся руды железа и руды олова.

3. Наложение гидротерального оруденения на скарны. К ним относятся руды золота и руды меди [5].

4. Связанные с образованием скарнов рудные месторождения.

Россия занимает второе место по значимости скарновых месторождений. Остальные же генетические типы месторождений играют подчиненную роль в общей добыче железных руд[2].

Скарновые месторождения чаще всего встречаются в природе в складчатых областях. Однако они также были замечены и на платформах. Такие месторождения расположены в контакте интрузива, реже они располагаются на расстоянии 200 м и до 2 км от интрузива.

Залежи скарнов пользуются мировым значением. Большинство видов камня в породе возникают совместно с наиболее ценными минералами. Преимущественно важными из них является Дальневосточное месторождение, которое располагается в Приморском крае. Там добывают залежи скарнов, богатые рудами цинка, свинца, а так же в небольшом количестве включениями сфалерита и галенита. Следующие не маловажные месторождения сформированы в восточных регионах Сибири, Карелии, на Урале и на Кавказе. В Европе же скарны сосредоточены в Норвегии, Румынии, Швеции, Франции и Болгарии. В Бразилии, Корее и Мексике добывают скарн в породе с золотом. Залежи с медью, а так же с вольфрамом расположены в Казахстане, Турции, Австралии, Боливии, Афганистане, Индонезии и США [1, c.87].

Железорудные месторождения можно встретить и в известковых, и в магнезиальных скарнах.

В рудах наблюдается повышенное количество кобальта и никеля. Месторождениям железосодержащих руд: Песчанское, (Западная Сибирь), Дашкесан (Азербайджан), Эмпайр (Канада), Калифорния (Игл-Маунтин).

Скарновые месторождения молибдена встречаются в виде шеелита, редко молибдошеелита и молибденита. По составу руд месторождения бывают вольфрам-молибденитовые и медно-молибденитовые. Содержание молибдена в рудах составляет 0,05—0,2—0,3%. (Рис.4) Руды комплексные: кроме молибдена и вольфрама присутствуют самородные висмут, медь, мышьяк, цинк и многое другое. К данному типу в России можно отнести месторождение Тырныауз (Кавказ), а за рубежом же — Азгур (Марокко), Пайн-Крик (США).

Рисунок 4 - вкрапления молибденита в гранатовом скарне

Скарновые месторождения цинка и свинца возникают в местах тектонических соприкосновений карбонатных пород с кислыми интрузивами: кварцевых порфиров, гранит-порфиров, гранодиоритов и другие. В составе руд наблюдается наличие самих скарновых минералов (граната, диопсида, авгита, а так же сульфидов свинца и цинка. Также в составе руд наблюдается наличие меди, висмута, кадмия[6, c.150].

Месторождения цинка и свинца наблюдаются на Дальнем Востоке (Дальнегорское месторождение), на Алтын-Топкане, Касайское месторождение, в Таджикистане. Немало известные месторождения присутствуют в Мексике (Эль-Потоси), США и другие.

Месторождения вольфрама находятся среди гранат-пироксеновых и кварц-гранатовых скарнов.

Примеры месторождений скарнового типа в России - это Майхура и Чорух Дайсон в Таджикистане. За рубежом известно крупное месторождение в Корее (Сангдон).

Скарновые месторождения золота занимают небольшие площади и их количество весьма незначительна. В скарнах, содержащих железо отмечается весьма немалое количество вкрапленностей оксидных и сульфидных минералов, и так же содержащие золото. На территории Российской Федерации скарновые месторождения золота известны в Горном Алтае, Сибири, Тянь-Шане; США-Оурей, Кейбл.

Скарновые месторождения бора

Месторождения бора, связанные с образованием скарна, представлены в природе линзовидными и пастообразными залежами. Они отличаются скромными размерами и весьма простой формой. Борный ангидрит в известковых скарнах составляет 6-12%, что существенно отличается от магнезиального вида скарнов. Боровыми месторождениями богаты Казахстан, Средняя Азия, Южная Корея. В России - Приморское месторождение [1, c.107].

Скарновые месторождения олова встречаются крайне редко. Но все их можно встретить в Карелии, Средней Азии и Якутии. Оловянное оруденение наблюдается на участках скарнов при наличии крупных разломов.

Месторождения скарново-магнетитовых и магномагнетитовых руд.

Магнитные месторождения связаны с образованием скарнов, представляют с собой главную сырьевую базу горнодобывающей и металлургической промышленности Урала. Месторождение магнетита на Урале представлены в виде линейно-вытянутых рудных поясов. [6, c.301].

5. Крупные месторождения скарна в России.

Николаевское месторождение (Приморье, Россия).

Расположено в 20 км от Японского моря. Месторождение является «слепым», залегая на глубь до 1600 м, поэтому добыча подземных ископаемых проходит подземным способом.

Николаевское месторождение Приморья известно с конца XIX века. Оно было открыто в 1962 году из-за колонкового бурения на глубине 1450 и характеризуется залеганием скарновых рудных тел на глубине 700 м и глубже. Здесь встречаются скарновые месторождения олова, вольфрама, меди, свинца, цинка, серебра и золота [1, c.153].

Шиловское медномагнетит-скарновое месторождение.

Это месторождение было открыто в 1703 году крестьянином И.Шиловым. Шиловское медномагнетит-скарновое месторождение расположено в 25 км к западу от города Екатеринбург, на восточной окраине поселка Медный.

Основная карьерная выработка размером 35х15х10 м расположена на краю поселка Медный. (Рис. 5). Медно-сульфидная минерализация образует невысокие концентрации. Редкая вкрапленность сульфидов отмечается и в мраморизованных известняках [8, c.501]

На отвалах карьера и шахт можно собрать интересную коллекцию минералов: магнетит, халькопирит, малахит, азурит, кварц, кальцит, эпидот, гранат, пирит.[1, c.167]

Рисунок 5 - шиловское скарновое месторождениу

Гороблагодатское железорудное месторождение

Гороблагодатское железорудное месторождение (Рис.6) расположено на окраине города Кушва, в 170 км от Екатеринбурга.

Рисунок 6- карьер гороблагодатского железорудного месторождения

Запасы руды 158,5 млн. т со средним содержанием железа 35,5 %. Месторождение известно с 1735 года (открытым, а позднее и подземным способом) [5, c.201].

5. Применение скарна и влияние этого камня на экологию человека.

Экология человека самым тесным образом связана с этим камнем.

В медицине скарн мало востребован. Но литотерапевты используют его для поправления эмоционального фона во время стресса. Полагают, что благодаря кристаллам скарна можно излечиться от мигрени, приложив его на некоторое время к области виска. Камень дарит людям спокойствие, полное расслабление и умиротворение.

Магические же свойства более разнообразны. Камень хранит в себе положительную энергию. Может накапливать в себе качества человека и делиться с ними с тем, кто его носит. Скарн камень спокойный, поэтому для проявления всех его свойств понадобиться некоторое время и тесный контакт. Камень проявляет у человека такие качества, как доброта, милосердие, сострадание и привносит в его жизнь гармонию, учит беречь окружающий нас мир. (Рис.8) Астрологи считают, что его должны носить представители стихий Земля и Огонь. У овнов и стрельцов камень снижает их амбиции и учить их искать во всем компромисс. У тельцов, Козерогов и Дев проявляет сочувствию к окружающим, что весьма им не характерно [2].

Рисунок 7- каменный шар из скарна

Необыкновенная текстура, обширное количество оттенков и податливость к обработке делают скарн более востребованным в поделочном деле. Из камня создают сувенирные шары, яйца, фигурки различных животных, вазы и многое другое. (Рис.8) К сожалению, скарн не ценится в ювелирном деле, однако он весьма популярен в виде различных красивых бижутерий. (Рис.9) Из него вылепляют бусы, подвески и браслеты. Ограненные кабошоном отправляют в ювелирный сплав, затем вставляют в кольца и серьги. Скарн не используют в промышленности, но этот камень очень цениться. Так как месторождения скарна тесно связанно с залежами руд, молибдена, цинка, вольфрама, свинца, железа, кобальта и золота [2].